[实用新型]抗冲击型聚晶金刚石复合片锚杆钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及井下煤矿采掘巷道支护或工程隧道用的聚晶金刚石复合片（PDC）锚杆钻头，具体地说涉及了一种新型抗冲击性聚晶金刚石复合片锚杆钻头。 

背景技术

矿用PDC作为一种新型超硬材料的高端产品近几年才在煤矿采掘方面大量应用。但是作为切削工具必须与钻机相配套才能充分发挥其性能特点。PDC锚杆钻头作为新型工具还必须适应我国目前的气动和液压等多种型号的锚杆钻机。与大型钻探用地质钻机比较，煤矿锚杆钻机的特点是进给压力小，转速快，径向摆动度大，因此PDC受到较大的侧向冲击力，而易于失效。 

目前国内煤矿井下使用的PDC锚杆钻机采用普通复合片作为切削刃，PDC锚杆钻头刚体的设计也没有充分考虑到钻头的抗冲击性能，只是机械的沿袭了传统硬质合金钻头刚体。由于这两种切削刃材料在冲击韧性方面相差较大，而工况方面差别不大，导致实际使用时PDC锚杆钻头上PDC切削齿局部冲击力集中容易首先破坏失效。锚杆钻机在钻孔过程中，钻进较软地层（f值在6左右），质量好的PDC锚杆钻头能够达到硬质合金钻头寿命的10-20倍左右，但是随着可钻性系数上升，钻头失效迅速加快，在f大于10 的地层上，PDC锚杆钻头甚至钻进不足1米即由于崩刃而失效不能使用。从而影响钻进效率并造成极大的资源浪费。 

发明内容

本实用新型的发明目的是针对现有产品技术的不足，从而提供一种结构简单、使用方便的抗冲击型聚晶金刚石复合片锚杆钻头。 

本实用新型为达到所述的目的，依据了如下技术方案： 

抗冲击型聚晶金刚石复合片锚杆钻头，包括切削刃、刚体、螺纹及出水孔，切削刃与刚体采用温度不超过700℃的钎焊连接，且对称的分布2翼或3翼；刚体、螺丝和出水孔为一体，其特征在于：切削刃选用专利号ZL200910273431.4制备的冲击型聚晶金刚石复合片，冲击型聚晶金刚石复合片制备方法为金刚石粒径60微米用W60代表，金刚石粒径30微米用W30代表，金刚石粒径10微米用W10代表，三种金刚石粒径用量按重量百分比计，W60为40-60%, W30为30%～50%，W10为0-20%，添加石墨包裹的纳米钴粉占金刚石总量的质量百分比为4%～12%为催化剂，按上述取各物质及 用量 ，将石墨包裹的纳米钴粉与金刚石微粉球磨300-900分钟，混合均匀放置真空干燥箱80-100℃下保存备用；称取0.5-2.0g上述混合好的金刚石微粉与硬质合金基体压实组装后置于叶腊石合成模中，放入六面顶金刚石压机；在压力 6.0GPa，温度1450-1650℃，合成2-5分钟，卸压后取出样品，经机械抛磨得到；并对切削刃设计为圆形复合片、圆弧形复合片、等腰直角三角形复合片、屋脊型复合片、凸台型复合片或五边型复合片。 

所述切削刃与刚体钎焊且对称的分布2翼时，钎焊连接的侧偏角α范围0～12°，后倾角β范围5～15°。 

所述的刚体外直径为28mm。 

所述的刚体一般使用45#钢材料制成。 

所述的切削刃为圆型复合片或圆弧型复合片的直径d范围在10-16mm的，切削刃的总厚度H取值范围在4-5mm，聚晶金刚石层厚度h取值范围0.8-1.2mm。 

所述的切削刃为等腰直角三角型复合片且直角边L取值范围10-16mm，切削刃的总厚度H取值范围在4-5mm，聚晶金刚石层厚度h取值范围0.8-1.2mm。 

所述的切削刃为五边型复合片，高度L1取值范围在10-16mm，宽度L2取值范围在10-16mm，外凸台高度a取值范围在7.5-12mm，内凸台高度b取值范围在2-6mm，内凸台到最高点距离c取值范围在7.5-12mm，侧偏角α范围在3-15°，切削刃的总厚度H取值范围在4-5mm，聚晶金刚石层厚度h取值范围0.8-1.2mm。 

所述的切削刃为凸台型复合片，切削刃的总厚度H取值范围在4-5.5mm，硬质合金基底层厚度h取值范围在3-3.6mm。 

所述的切削刃为屋脊型复合片，切削刃的总厚度H取值范围在4-6mm, 硬质合金基底层厚度h取值范围在3-3.2mm。